Environmentální faktory životního prostředí. Faktory prostředí Jaké faktory prostředí jsou omezující
Nejpříznivější intenzita ekologického faktoru pro organismus se nazývá optimální resp optimální.Odchylka od optimálního působení faktoru vede k inhibici vitální aktivity organismu.
Nazývá se hranice, za kterou je existence organismu nemožná mez výdrže.Tyto hranice jsou různé pro různé druhy a dokonce i pro různé jedince stejného druhu. Například horní vrstvy atmosféry, termální prameny a ledová poušť Antarktidy jsou u mnoha organismů za hranicí únosnosti.
Nazývá se environmentální faktor, který překračuje hranice tělesné odolnosti omezující.Má horní a dolní hranici. U ryb je tedy limitujícím faktorem voda. Mimo vodní prostředí je jejich život nemožný. Pokles teploty vody pod 0 ° C je dolní mez a vzestup nad 45 ° C je horní mez únosnosti.
Schéma působení ekologického faktoru na tělo
Optimum tedy odráží vlastnosti stanovištních podmínek různých druhů. V souladu s úrovní nejpříznivějších faktorů se organismy dělí na teplé a chladnomilné, vlhkomilné a odolné vůči suchu, světlomilné a odolné vůči stínu, přizpůsobené životu ve slané a sladké vodě atd. Čím širší mez výdrže, čím je organismus plastičtější. Navíc limit vytrvalosti ve vztahu k různým faktorům prostředí v organismech není stejný. Například vlhkomilné rostliny snesou velké teplotní výkyvy, zatímco nedostatek vláhy je pro ně destruktivní. Úzce adaptované druhy jsou méně plastické a mají malý limit únosnosti, široce adaptované druhy jsou plastičtější a mají široký rozsah kolísání faktorů prostředí. U ryb žijících ve studených mořích Antarktidy a Severního ledového oceánu je tolerovaný teplotní rozsah 4–8 ° C. Jak teplota stoupá (nad 10 ° C), přestanou se hýbat a upadají do tepelného torporu. Ryby v rovníkových a mírných zeměpisných šířkách naopak tolerují teplotní výkyvy od 10 do 40 ° C. Tepokrevní živočichové mají širší škálu výdrže. Například polární lišky v tundře mohou tolerovat pokles teploty od -50 do 30 ° C. Rostliny v mírných zeměpisných šířkách vydrží teplotní výkyvy 60–80 ° C, zatímco tropické rostliny mají mnohem užší teplotní rozsah: 30–40 ° C. Interakce environmentálních faktorů spočívá v tom, že změna intenzity jednoho z nich může limit vytrvalosti zúžit na jiný faktor nebo naopak zvýšit. Například optimální teplota zvyšuje vaši toleranci vůči vlhkosti a nedostatku potravin. Vysoká vlhkost výrazně snižuje odolnost těla vůči vysokým teplotám. Intenzita dopadu environmentálních faktorů je přímo úměrná délce trvání tohoto dopadu. Dlouhodobé vystavení vysokým nebo nízkým teplotám škodí mnoha rostlinám, zatímco rostliny krátkodobé kapky normálně snášejí. Omezujícím faktorem pro rostliny je složení půdy, přítomnost dusíku a dalších živin v ní. Jetel tak lépe roste na půdách, které jsou chudé na dusík, a kopřiva - naopak. Snížení obsahu dusíku v půdě vede ke snížení odolnosti obilovin vůči suchu. Rostliny hůře rostou na slaných půdách, mnoho druhů vůbec nezapustí kořeny. Přizpůsobivost organismu jednotlivým faktorům prostředí je tedy individuální a může mít široký i úzký rozsah výdrže. Pokud ale kvantitativní změna alespoň jednoho z faktorů překročí hranici únosnosti, pak i přes to, že jsou příznivé jiné podmínky, tělo zemře.
Nazývá se soubor faktorů prostředí (abiotických a biotických), které jsou nezbytné pro existenci druhu ekologická nika.Ekologická nika charakterizuje způsob života organismu, podmínky jeho bydlení a výživy. Na rozdíl od niky pojem stanoviště označuje území, kde organismus žije, tedy jeho „adresu“. Například býložraví obyvatelé stepí, kráva a klokan, zaujímají stejnou ekologickou niku, ale mají odlišná stanoviště. Naopak obyvatelé lesa - veverka a los, rovněž příbuzní býložravcům, zaujímají různé ekologické niky. Ekologická nika vždy určuje distribuci organismu a jeho roli v komunitě.
Přednáška 5. Limitující faktory
Různé faktory prostředí mají pro živé organismy různý význam.
Pro život organismů je nutná určitá kombinace podmínek. Pokud jsou všechny podmínky prostředí příznivé, s výjimkou jedné, pak je to tato podmínka, která se stává rozhodující pro život dotyčného organismu.
Omezující (omezující) faktory - tohle je
1) všechny faktory, které brání růstu populace v ekosystému; 2) faktory životního prostředí, jejichž hodnota se výrazně liší od optima.
V přítomnosti optimálních kombinací mnoha faktorů může jeden omezující faktor vést k potlačení a smrti organismů. Teplomilné rostliny například hynou při negativních teplotách vzduchu, a to navzdory optimálnímu obsahu živin v půdě, optimální vlhkosti, osvětlení atd. Omezující faktory jsou nenahraditelné, pokud neinteragují s jinými faktory. Například nedostatek minerálního dusíku v půdě nelze kompenzovat nadbytkem draslíku nebo fosforu.
Limitující faktory pro suchozemské ekosystémy:
Teplota;
Živiny v půdě.
Mezní faktory pro vodní ekosystémy:
Teplota;
Sluneční světlo;
Slanost.
Tyto faktory obvykle interagují takovým způsobem, že jeden proces je současně omezen několika faktory a změna v kterémkoli z nich vede k nové rovnováze. Například zvýšení dostupnosti potravy a snížení tlaku predátora může vést ke zvýšení velikosti populace.
Příklady omezujících faktorů jsou: skalní výchozy, eroze základny, boky údolí atd.
Faktorem omezujícím šíření jelenů je tedy hloubka sněhové pokrývky; motýli zimní naběračky (škůdce zeleniny a obilí) - zimní teplota atd.
Pojem omezujících faktorů vychází ze dvou ekologických zákonů: zákona minima a zákona tolerance.
V polovině 19. století německý vědec organický chemik Liebig, který studoval účinek různých stopových prvků na růst rostlin, jako první prokázal následující: růst rostlin je omezen na prvek, jehož koncentrace a hodnota leží na minimu, to znamená, že je přítomen v minimálním množství. Obrazně zákon minima pomáhá reprezentovat takzvaný „Liebigův sud“.
Jedná se o sud s dřevěnými lamelami různých výšek, jak je znázorněno na obrázku. Je jasné, že bez ohledu na to, jak vysoké jsou ostatní lamely, můžete do sudu nalít vodu stejně jako výšku nejkratších lamel. Omezující faktor tedy omezuje životně důležitou aktivitu organismů, navzdory úrovni (dávce) jiných faktorů. Například pokud droždí
umístěné ve studené vodě se nízká teplota stane limitujícím faktorem pro jejich reprodukci. Každá hospodyňka to ví, a proto nechává kvasinky „nabobtnat“ (a ve skutečnosti se množit) v teplé vodě s dostatečným množstvím cukru. Zbývá jen „nahradit“ některé pojmy: nechť je výška nalité vody nějaká biologická nebo ekologická funkce (například výnos) a výška latí bude udávat stupeň odchylky dávky jednoho nebo druhého faktoru od optima.
V současné době je Liebigův zákon minima vykládán šířeji. Limitujícím faktorem může být faktor, který je nejen v deficitu, ale také v přebytku.
Faktor prostředí hraje roli OMEZUJÍCÍHO FAKTORU, pokud je tento faktor pod kritickou úrovní nebo překračuje maximální přípustnou úroveň.
Omezující faktor určuje distribuční oblast druhu nebo (za méně náročných podmínek) ovlivňuje celkovou úroveň metabolismu. Například obsah fosfátů v mořské vodě je limitujícím faktorem, který určuje vývoj planktonu a obecně produktivitu komunit.
Termín „omezující faktor“ je použitelný nejen pro různé prvky, ale také pro všechny faktory životního prostředí. Konkurenční vztahy jsou často limitujícím faktorem.
Každý organismus má limity vytrvalosti s ohledem na různé faktory prostředí. V závislosti na tom, jak široké nebo úzké tyto limity jsou, se rozlišuje mezi eurybiontickými a stenobiontickými organismy. Eurybionti jsou schopné odolat široké škále intenzit různých faktorů prostředí. Řekněme, že liščí stanoviště je od lesní tundry po stepi. Stenobionti naopak tolerují jen velmi úzké výkyvy v intenzitě ekologického faktoru. Například téměř všechny rostliny tropických deštných pralesů jsou stenobionti.
Zákon tolerance
Představa, že spolu s minimem může být limitujícím faktorem maximum, byla zavedena o 70 let později v roce 1913 po Liebigovi americkým zoologem W. Shelfordem. Upozornil na skutečnost, že nejen ty ekologické faktory, jejichž hodnoty jsou minimální, ale také ty, které se vyznačují ekologickým maximem, mohou omezovat vývoj živých organismů, a formuloval zákon tolerance: „ limitujícím faktorem prosperity populace (organismu) může být minimálně nebo maximálně ekologický dopad a rozmezí mezi nimi určuje hodnotu vytrvalosti (mez tolerance) nebo ekologickou valenci organismu vůči tomuto faktoru) “
Příznivý rozsah působení faktoru prostředí se nazývá optimální zóna (normální životní aktivita). Čím významnější je odchylka faktoru od optima, tím více tento faktor inhibuje vitální aktivitu populace. Tento rozsah se nazývá zóna útlaku nebo pesimu. Maximální a minimální přípustné hodnoty faktoru jsou kritické body, za kterými již není možná existence organismu nebo populace. Toleranční limit popisuje amplitudu kolísání faktorů, která zajišťuje nejúplnější existenci populace. Jednotlivci mohou mít mírně odlišné rozsahy tolerance.
Adaptace organismů na životní prostředí se nazývají adaptace. Schopnost přizpůsobit se je jednou ze základních vlastností života obecně, protože poskytuje samotnou možnost jeho existence, schopnost organismů přežít a reprodukovat se. Adaptace se projevují na různých úrovních: od biochemie buněk a chování jednotlivých organismů až po strukturu a fungování komunit a ekologických systémů. Adaptace vznikají a mění se během evoluce druhů.
Jednotlivé vlastnosti nebo prvky prostředí, které ovlivňují organismy, se nazývají faktory životního prostředí. Faktory prostředí jsou různé. Mohou být nezbytné, nebo naopak škodlivé pro živé bytosti, usnadňovat nebo bránit přežití a reprodukci. Environmentální faktory mají odlišnou povahu a specifičnost působení. Faktory prostředí se dělí na abiotické a biotické, antropogenní.
Abiotické faktory - teplota, světlo, radioaktivní záření, tlak, vlhkost vzduchu, složení soli ve vodě, vítr, proudy, terén - to vše jsou vlastnosti neživé přírody, které přímo či nepřímo ovlivňují živé organismy.
Biotické faktory jsou formy vzájemného ovlivňování živých bytostí. Každý organismus neustále zažívá přímý nebo nepřímý vliv jiných tvorů, vstupuje do kontaktu se zástupci vlastního druhu a jiných druhů, je na nich závislý a má na ně vliv. Okolní organický svět je nedílnou součástí prostředí každé živé bytosti. Vzájemná propojení organismů jsou základem existence biocenóz a populací; jejich úvaha patří do oblasti synekologie.
Antropogenní faktory jsou formy činnosti lidské společnosti, které vedou ke změnám v přírodě jako stanoviště jiných druhů nebo přímo ovlivňují jejich život. Ačkoli člověk ovlivňuje divokou zvěř změnami v abiotických faktorech a biotických vztazích druhů, antropogenní aktivita by měla být vyčleněna jako zvláštní síla, která nezapadá do rámce této klasifikace. Význam antropogenního vlivu na živý svět planety stále rychle roste. Jeden a tentýž faktor životního prostředí má v životě souběžně žijících organismů různých druhů různé významy. Například silný vítr v zimě je pro velká volně žijící zvířata nepříznivý, ale neovlivňuje menší, kteří se uchýlí do nor nebo pod sníh. Složení půdy v soli je důležité pro výživu rostlin, ale je lhostejné pro většinu suchozemských zvířat atd.
Změny environmentálních faktorů v čase mohou být: 1) pravidelné periodické, měnící sílu dopadu v souvislosti s denní dobou nebo ročním obdobím nebo rytmem odlivu a toku v oceánu; 2) nepravidelné, bez jasné periodicity, například změny povětrnostních podmínek v různých letech, jevy katastrofické povahy - bouře, přeháňky, sesuvy půdy atd .; 3) nasměrováno během známých, někdy dlouhých časových období, například když je klima studené nebo oteplující se, vodní plochy zarostlé, dobytek se neustále pasou ve stejné oblasti atd. Faktory prostředí mají na živé organismy různé účinky, tj. může ovlivňovat jako podněty způsobující adaptivní změny fyziologických a biochemických funkcí; jako omezení, která znemožňují existenci za daných podmínek; jako modifikátory způsobující anatomické a morfologické změny v organismech; jako signály indikující změny v jiných faktorech prostředí.
Navzdory široké škále faktorů životního prostředí lze identifikovat řadu obecných vzorců v povaze jejich dopadu na organismy a v reakcích živých bytostí.
1. Zákon optima. Každý faktor má pouze určité limity pozitivního vlivu na organismy. Výsledek působení variabilního faktoru závisí především na síle jeho projevu. Nedostatečné i nadměrné působení faktoru negativně ovlivňuje životně důležitou aktivitu jednotlivců. Příznivá síla vlivu se nazývá zóna optimálního ekologického faktoru, nebo jednoduše optimum pro organismy daného druhu. Čím silnější jsou odchylky od optima, tím výraznější je depresivní účinek tohoto faktoru na organismy (pesimová zóna). Maximální a minimální přípustné hodnoty faktoru jsou kritické body, za kterými již existence není možná, nastává smrt. Hranice únosnosti mezi kritickými body se nazývají ekologická valence (rozmezí tolerance) živých bytostí ve vztahu ke konkrétnímu faktoru prostředí.
Zástupci různých druhů se od sebe velmi liší jak polohou optima, tak ekologickou valencí. Například polární lišky v tundře mohou tolerovat kolísání teploty vzduchu v rozmezí asi 80 ° C (od + 30 ° do -55 ° C), zatímco teplovodní korýši Copilia mirabilis odolávají změnám teploty vody v rozmezí ne více než 6 ° C (od 23 ° do 29 ° C). Vznik úzkých rozsahů tolerance v evoluci lze považovat za formu specializace, v důsledku čehož je dosaženo vyšší efektivity na úkor adaptability a zvyšuje se rozmanitost komunity.
Stejná síla manifestace faktoru může být u jednoho druhu optimální, u jiného pesimální a u třetiny překračuje hranice únosnosti.
Široká ekologická valence druhu ve vztahu k abiotickým faktorům prostředí je naznačena přidáním předpony „evry“ k názvu faktoru. Eurytermální druhy - odolávající výrazným teplotním výkyvům, eurybát - široký rozsah tlaku, euryhalin - různé stupně slanosti prostředí.
Neschopnost tolerovat výrazné výkyvy faktoru, nebo úzkou ekologickou valenci, je charakterizována předponou „steno“ - stenotermální, stenobatické, stenohalinové druhy atd., Které jsou schopné přizpůsobit se různým podmínkám prostředí - eurybiontické.
2. Nejednoznačnost účinku faktoru na různé funkce. Každý faktor má jiný vliv na různé funkce těla. Optimum pro některé procesy může být pro jiné pesimum. Teplota vzduchu od 40 ° C do 45 ° C u chladnokrevných zvířat však výrazně zvyšuje rychlost metabolických procesů v těle, ale brzdí motorickou aktivitu a zvířata upadají do tepelného toru. Pro mnoho ryb je teplota vody, která je optimální pro zrání reprodukčních produktů, nepříznivá pro tření, ke kterému dochází v jiném teplotním rozsahu.
Životní cyklus, ve kterém v určitých obdobích organismus plní hlavně určité funkce (výživa, růst, reprodukce, rozptýlení atd.), Je vždy v souladu se sezónními změnami komplexu faktorů prostředí. Mobilní organismy mohou také změnit svůj biotop pro úspěšnou implementaci všech svých životních funkcí. Období rozmnožování je obvykle kritické; během tohoto období se mnoho environmentálních faktorů často stává limitujícími. Toleranční limity pro chovné jedince, semena, vajíčka, embrya, sazenice a larvy jsou obvykle užší než pro dospělé rostliny nebo zvířata, která nechovají. Dospělý cypřiš tak může růst na suchých vysočinách a ponořit se do vody, ale reprodukuje se pouze tam, kde je vlhká, ale nikoli zaplavená půda pro vývoj sazenic. Mnoho mořských živočichů snáší brakickou nebo sladkou vodu s vysokým obsahem chloridů, takže často vstupují do řek proti proudu. Jejich larvy ale v takových vodách žít nemohou, takže se druh v řece nemůže rozmnožovat a neusazuje se zde trvale.
3. Variabilita, variabilita a rozmanitost reakcí na působení environmentálních faktorů u jednotlivých jedinců druhu.
Míra vytrvalosti, kritické body, optimální a pesimální zóny jednotlivých jedinců se neshodují. Tato variabilita je dána jak dědičnými vlastnostmi jednotlivců, tak pohlavím, věkem a fyziologickými rozdíly. Například u můry, jednoho z škůdců mouky a obilných produktů, je kritická minimální teplota pro housenky -7 ° C, pro dospělé formy -22 ° C a pro vejce -27 ° C. Mráz při 10 ° C zabíjí housenky, ale není nebezpečný pro dospělé a vejce tohoto škůdce. V důsledku toho je ekologická valence druhu vždy širší než ekologická valence každého jednotlivce.
4. Druhy se přizpůsobují každému z environmentálních faktorů relativně nezávislým způsobem. Stupeň odolnosti vůči jakémukoli faktoru neznamená odpovídající ekologickou valenci druhu ve vztahu k jiným faktorům. Například druhy, které tolerují velké změny teploty, nemusí být také přizpůsobeny velkým výkyvům vlhkosti nebo režimu solí. Eurytermální druhy mohou být stenohalinové, stenobátové nebo naopak. Ekologické mocenství druhu ve vztahu k různým faktorům může být velmi rozmanité. To v přírodě vytváří mimořádnou rozmanitost adaptací. Soubor ekologických valencí ve vztahu k různým faktorům životního prostředí tvoří ekologické spektrum druhu.
5. Rozpor mezi ekologickými spektry určitých druhů. Každý druh je specifický svými ekologickými schopnostmi. I u druhů, které jsou si podobnými způsoby adaptace na životní prostředí, existují rozdíly ve vztahu k jednotlivým faktorům.
6. Interakce faktorů.
Optimální zóna a meze výdrže organismů ve vztahu k jakémukoli faktoru prostředí se mohou posunout v závislosti na tom, jak silně a v jaké kombinaci působí současně jiné faktory. Tento vzorec se nazývá interakce faktorů. Například teplo lze snáze snášet spíše na suchém než vlhkém vzduchu. Riziko zamrznutí je v chladném počasí se silným větrem mnohem vyšší než v klidném počasí. Stejný faktor v kombinaci s jinými má tedy jiný dopad na životní prostředí. Naopak stejného ekologického výsledku lze dosáhnout různými způsoby. Vadnutí rostlin lze například zastavit jednak zvýšením množství vlhkosti v půdě, jednak snížením teploty vzduchu, což snižuje odpařování. Vytváří se efekt částečné substituce faktorů.
Vzájemná kompenzace působení environmentálních faktorů má zároveň určité limity a není možné zcela nahradit jeden z nich jiným. Úplná absence vody nebo alespoň jednoho ze základních prvků minerální výživy znemožňuje život rostlin, a to navzdory nejpříznivější kombinaci dalších podmínek. Extrémní tepelný deficit v polárních pouštích nelze kompenzovat ani hojností vlhkosti, ani nepřetržitým osvětlením.
7. Pravidlo omezujících (omezujících) faktorů. Faktory prostředí, které jsou nejvzdálenější od optima, zvláště ztěžují existenci druhu za těchto podmínek. Pokud se alespoň jeden z environmentálních faktorů blíží kritickým hodnotám nebo je překračuje, pak i přes optimální kombinaci dalších podmínek hrozí jednotlivcům smrt. Tyto faktory odchylující se od optima mají zásadní význam v životě druhu nebo jeho jednotlivých zástupců v každém konkrétním časovém období.
Geografický rozsah druhu určují faktory omezující životní prostředí. Povaha těchto faktorů může být odlišná. Pohyb druhu na sever může být tedy omezen nedostatkem tepla, do suchých oblastí - nedostatkem vlhkosti nebo příliš vysokými teplotami. Biotické vztahy, například obsazení území silnějším konkurentem nebo nedostatek opylovačů rostlin, mohou také sloužit jako omezující faktor šíření.
Abychom určili, zda bude druh v dané geografické oblasti schopen existovat, je nejprve nutné zjistit, zda nějaké faktory životního prostředí přesahují jeho ekologickou valenci, zejména v nejzranitelnějším období vývoje.
Nejrozšířenější jsou obvykle organismy s širokým rozsahem tolerance vůči všem faktorům.
8. Pravidlo shody podmínek prostředí s genetickou předurčeností organismu. Druh organismu může existovat tak dlouho, a pokud přirozené prostředí, které jej obklopuje, odpovídá genetické schopnosti tohoto druhu přizpůsobit se jeho výkyvům a změnám. Každý druh živé bytosti vznikl v určitém prostředí, do té či oné míry mu přizpůsobeného, a jeho další existence je možná pouze v něm nebo v blízkém prostředí. Prudká a rychlá změna životního prostředí může vést k tomu, že genetické schopnosti druhu nebudou dostatečné k přizpůsobení se novým podmínkám.
Organismus je současně ovlivňován řadou různorodých a vícesměrných faktorů prostředí. V přírodě je kombinace všech vlivů v jejich optimálních a nejpříznivějších hodnotách prakticky nemožná. Proto i v biotopech, kde jsou všechny (nebo vedoucí) environmentální faktory nejpříznivěji kombinovány, se každý z nich nejčastěji poněkud odchyluje od optima. Pro charakterizaci účinku environmentálních faktorů na živočichy a rostliny je nezbytné, aby ve vztahu k některým faktorům měly organismy široký rozsah odolnosti a odolávaly výrazným odchylkám v intenzitě faktoru od optimální hodnoty.
Organismy jsou přizpůsobeny dalším faktorům pouze v úzkém rozsahu svých změn a odolávají pouze malým odchylkám od optima. Například u některých antarktických druhů ryb přizpůsobených chladu je tolerovaný teplotní rozsah pouze 4 ° C (-2 až +2 ° C). S nárůstem teploty na 0 ° C se metabolická aktivita zvyšuje, ale s jejím dalším zvyšováním se rychlost metabolismu snižuje a při +1,9 ° C se ryby přestávají hýbat a upadají do tepelného torporu. Zvířata žijící ve vysokých zeměpisných šířkách mají široký rozsah odolnosti vůči teplotním výkyvům. Arktické lišky v tundře tak mohou tolerovat teplotní výkyvy do 80 ° C (od +30 do -55 ° C). Sibiřské rostliny jsou odolné vůči chladnému počasí. Například modřín daurský poblíž Verkhoyansku odolává zimním mrazům až do -70 ° C. Rostliny tropických lesů mohou existovat v poměrně úzkých mezích teplotních změn: jejich pokles na +5 ... + 8 ° С má na ně škodlivý účinek.
Ve vztahu k faktorům prostředí existují druhy teplomilných a chladnomilných, vlhkomilných a suchomilných, přizpůsobených vysoké nebo nízké slanosti vody. Pro vodní živočichy má koncentrace kyslíku ve vodě velký význam. Některé druhy mohou existovat pouze v úzkém rozmezí kolísání obsahu kyslíku. Mladiství pstruzi říční se dobře vyvíjejí při koncentraci kyslíku 2 mg / l; když klesne na 1,6 mg / l, všichni pstruzi uhynou. Ostatní druhy ryb - sumec, kapr, přizpůsobený životu ve stojatých vodách, dobře snáší nízký obsah kyslíku.
V různých fázích ontogeneze mohou organismy vykazovat nestejnou odolnost vůči jednomu nebo druhému faktoru. Například u můry, jednoho z škůdců mouky a obilných produktů, je kritická minimální teplota pro housenky -7 ° C, pro dospělé formy -22 ° C a pro vejce -27 ° C. Mráz - 10 ° C zabije housenky, ale bude neškodný pro vejce a dospělé formy.
Odchylka intenzity jednoho faktoru od optimální hodnoty může zúžit meze odporu vůči jinému faktoru. S poklesem obsahu dusíku v půdě tedy klesá odolnost obilovin vůči suchu. Faktor, který je ve srovnání s optimální hodnotou nedostatek nebo přebytek, se nazývá omezující, protože znemožňuje druhu za těchto podmínek vzkvétat. Na existenci omezujících faktorů poprvé upozornil německý chemik J. Liebig (1840). Povaha těchto faktorů není stejná: nedostatek chemického prvku v půdě, nedostatek tepla nebo vlhkosti. Biotické vztahy mohou být také faktory omezující šíření: obsazení území silnějším konkurentem nebo nedostatek opylovačů pro rostliny (obr. 25.6). Pro distribuci druhů mají velký význam dva ukazatele: teplotní práh vývoje a součet efektivních teplot.
V období rozmnožování je mnoho faktorů limitujících. Hranice odolnosti semen, vajíček, embryí, larev jsou obvykle užší než u dospělých rostlin a zvířat. Například mnoho krabů může vstoupit do řek daleko proti proudu, ale jejich larvy se nemohou vyvíjet v říční vodě. Rozsah lovných ptáků je často určen spíše vlivem klimatu na vejce nebo kuřata než na dospělé.
Identifikace omezujících faktorů je z praktického hlediska velmi důležitá. Pšenice tedy roste špatně na kyselých půdách a zavedení vápna do půdy může výrazně zvýšit výnosy.
Rýže. 25.6. Liebigův sud. Nedostatečný faktor (nejnižší díra)
je omezující
Kotevní body
- Z mnoha faktorů životního prostředí, které ovlivňují tělo, se pouze některé vyznačují hodnotami, které jsou pro život optimální.
- Zvířata a rostliny, houby a prokaryoty získávají přizpůsobení podmínkám existence v procesu evoluce.
Zkontrolujte otázky a úkoly
- 1. Čemu se říká úzký a široký rozsah odolnosti organismů?
- 2. Co znamenají výrazy „chladuvzdorné“ a „teplomilné“ organismy?
- 3. Jaký je součet efektivních teplot?
- 4. Vysvětlete, jak se může omezující účinek environmentálního faktoru projevit.
- 5. Proč si myslíte, že přizpůsobení živých organismů abiotickým podmínkám prostředí nemůže být nekonečné?
- 6. Na základě znalosti interakce environmentálních faktorů a limitujícího faktoru se pokuste vytvořit model umělého zemědělství pro pěstování plodin po celý rok.
Faktory prostředí vždy působí na organismy v komplexu. Výsledkem navíc není součet dopadu několika faktorů, ale existuje složitý proces jejich interakce. Současně se mění životaschopnost organismu, vznikají specifické adaptační vlastnosti, které mu umožňují v určitých podmínkách přežít, přenášet kolísání hodnot různých faktorů.
Vliv faktorů prostředí na tělo lze znázornit formou diagramu (obr. 94).
Nejpříznivější intenzita ekologického faktoru pro organismus se nazývá optimální resp optimální.
Odchylka od optimálního působení faktoru vede k inhibici vitální aktivity organismu.
Nazývá se hranice, za kterou je existence organismu nemožná mez výdrže.
Tyto hranice jsou různé pro různé druhy a dokonce i pro různé jedince stejného druhu. Například horní vrstvy atmosféry, termální prameny a ledová poušť Antarktidy jsou u mnoha organismů za hranicí únosnosti.
Nazývá se environmentální faktor, který překračuje hranice tělesné odolnosti omezující.
Má horní a dolní hranici. U ryb je tedy limitujícím faktorem voda. Mimo vodní prostředí je jejich život nemožný. Pokles teploty vody pod 0 ° C je dolní mez a vzestup nad 45 ° C je horní mez únosnosti.
Rýže. 94. Schéma působení ekologického faktoru na tělo
Optimum tedy odráží vlastnosti stanovištních podmínek různých druhů. V souladu s úrovní nejpříznivějších faktorů se organismy dělí na teplé a chladnomilné, vlhkomilné a odolné vůči suchu, světlomilné a odolné vůči stínu, přizpůsobené životu ve slané a sladké vodě atd. Čím širší mez výdrže, čím je organismus plastičtější. Navíc limit vytrvalosti ve vztahu k různým faktorům prostředí v organismech není stejný. Například vlhkomilné rostliny snesou velké teplotní výkyvy, zatímco nedostatek vláhy je pro ně destruktivní. Úzce adaptované druhy jsou méně plastické a mají malý limit únosnosti, široce adaptované druhy jsou plastičtější a mají široký rozsah kolísání faktorů prostředí.
U ryb žijících ve studených mořích Antarktidy a Severního ledového oceánu je tolerovaný teplotní rozsah 4–8 ° C. Jak teplota stoupá (nad 10 ° C), přestanou se hýbat a upadají do tepelného torporu. Ryby v rovníkových a mírných zeměpisných šířkách naopak tolerují teplotní výkyvy od 10 do 40 ° C. Tepokrevní živočichové mají širší škálu výdrže. Například polární lišky v tundře mohou tolerovat pokles teploty od -50 do 30 ° C.
Rostliny v mírných zeměpisných šířkách vydrží teplotní výkyvy 60–80 ° C, zatímco tropické rostliny mají mnohem užší teplotní rozsah: 30–40 ° C.
Interakce environmentálních faktorů spočívá v tom, že změna intenzity jednoho z nich může limit vytrvalosti zúžit na jiný faktor nebo naopak zvýšit. Například optimální teplota zvyšuje vaši toleranci vůči vlhkosti a nedostatku potravin. Vysoká vlhkost výrazně snižuje odolnost těla vůči vysokým teplotám. Intenzita dopadu environmentálních faktorů je přímo úměrná délce trvání tohoto dopadu. Dlouhodobé vystavení vysokým nebo nízkým teplotám škodí mnoha rostlinám, zatímco rostliny krátkodobé kapky normálně snášejí. Omezujícím faktorem pro rostliny je složení půdy, přítomnost dusíku a dalších živin v ní. Jetel tak lépe roste na půdách, které jsou chudé na dusík, a kopřiva - naopak. Snížení obsahu dusíku v půdě vede ke snížení odolnosti obilovin vůči suchu. Rostliny hůře rostou na slaných půdách, mnoho druhů vůbec nezapustí kořeny. Přizpůsobivost organismu jednotlivým faktorům prostředí je tedy individuální a může mít široký i úzký rozsah výdrže. Pokud ale kvantitativní změna alespoň jednoho z faktorů překročí hranici únosnosti, pak i přes to, že jsou příznivé jiné podmínky, tělo zemře.
Nazývá se soubor faktorů prostředí (abiotických a biotických), které jsou nezbytné pro existenci druhu ekologická nika.
Ekologická nika charakterizuje způsob života organismu, podmínky jeho bydlení a výživy. Na rozdíl od niky pojem stanoviště označuje území, kde organismus žije, tedy jeho „adresu“. Například býložraví obyvatelé stepí, kráva a klokan, zaujímají stejnou ekologickou niku, ale mají odlišná stanoviště. Naopak obyvatelé lesa - veverka a los, rovněž příbuzní býložravcům, zaujímají různé ekologické niky. Ekologická nika vždy určuje distribuci organismu a jeho roli v komunitě.
